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Trend differences in lower stratospheric water vapour between Boulder and the zonal mean and their role in understanding fundamental observational discrepancies

Lossow, Stefan und Hurst, Dale und Rosenlof, Karen und Stiller, Gabriele und von Clarmann, Thomas und Brinkop, Sabine und Dameris, Martin und Jöckel, Patrick und Kinnison, Doug und Plieninger, Johannes und Plummer, David und Ploeger, Felix und Read, William und Remsberg, Ellis und Russell, James und Tao, Mengchu (2018) Trend differences in lower stratospheric water vapour between Boulder and the zonal mean and their role in understanding fundamental observational discrepancies. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 18 (11), Seiten 8331-8351. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-18-8331-2018. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/18/8331/2018/

Kurzfassung

Trend estimates with different signs are reported in the literature for lower stratospheric water vapour considering the time period between the late 1980s and 2010. The NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) frost point hygrometer (FPH) observations at Boulder (Colorado, 40.0° N, 105.2° W) indicate positive trends (about 0.1 to 0.45 ppmv decade−1). On the contrary, negative trends (approximately −0.2 to −0.1 ppmv decade−1) are derived from a merged zonal mean satellite data set for a latitude band around the Boulder latitude. Overall, the trend differences between the two data sets range from about 0.3 to 0.5 ppmv decade−1, depending on altitude. It has been proposed that a possible explanation for these discrepancies is a different temporal behaviour at Boulder and the zonal mean. In this work we investigate trend differences between Boulder and the zonal mean using primarily simulations from ECHAM/MESSy (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Hamburg/Modular Earth Submodel System) Atmospheric Chemistry (EMAC), WACCM (Whole Atmosphere Community Climate Model), CMAM (Canadian Middle Atmosphere Model) and CLaMS (Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere). On shorter timescales we address this aspect also based on satellite observations from UARS/HALOE (Upper Atmosphere Research Satellite/Halogen Occultation Experiment), Envisat/MIPAS (Environmental Satellite/Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) and Aura/MLS (Microwave Limb Sounder). Overall, both the simulations and observations exhibit trend differences between Boulder and the zonal mean. The differences are dependent on altitude and the time period considered. The model simulations indicate only small trend differences between Boulder and the zonal mean for the time period between the late 1980s and 2010. These are clearly not sufficient to explain the discrepancies between the trend estimates derived from the FPH observations and the merged zonal mean satellite data set. Unless the simulations underrepresent variability or the trend differences originate from smaller spatial and temporal scales than resolved by the model simulations, trends at Boulder for this time period should also be quite representative for the zonal mean and even other latitude bands. Trend differences for a decade of data are larger and need to be kept in mind when comparing results for Boulder and the zonal mean on this timescale. Beyond that, we find that the trend estimates for the time period between the late 1980s and 2010 also significantly differ among the simulations. They are larger than those derived from the merged satellite data set and smaller than the trend estimates derived from the FPH observations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/120429/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Trend differences in lower stratospheric water vapour between Boulder and the zonal mean and their role in understanding fundamental observational discrepancies
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lossow, StefanKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hurst, DaleNOAA, ESRL, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rosenlof, KarenNOAA, ESRL, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stiller, GabrieleKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von Clarmann, ThomasKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brinkop, SabineDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3167-203XNICHT SPEZIFIZIERT
Dameris, MartinDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, DougUniv. of Colorado, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plieninger, JohannesKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, DavidEnvironment Canada, Montreal, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ploeger, FelixFZ JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Read, WilliamJet Propulsion Laboratory. Pasadena, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Remsberg, EllisNASA, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Russell, JamesHampton Univ., VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tao, MengchuFZ JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Juni 2018
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.5194/acp-18-8331-2018
Seitenbereich:Seiten 8331-8351
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:stratospheric water vapour, EMAC, MESSy, ESCiMo, observations
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken, R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Jöckel, Dr. Patrick
Hinterlegt am:03 Jul 2018 13:52
Letzte Änderung:02 Mai 2019 13:59

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